塑料制品為人們的生活帶來了極大便利，然而丟棄的塑料垃圾對生態(tài)環(huán)境造成了難以想象的危害。難以降解的塑料垃圾每年造成數(shù)十萬海洋動物的死亡，產(chǎn)生的微塑料更是遍及地球的各個角落，甚至進(jìn)入動植物的體內(nèi)或其他環(huán)境中，對人類健康產(chǎn)生巨大的威脅。為了更好地防治塑料污染，發(fā)展新一代可持續(xù)塑料替代材料迫在眉睫。 6%`&+Lq  
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近日，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊基于微生物發(fā)酵過程，成功研制了一類超強(qiáng)、超韌、透明的高性能可持續(xù)仿貝殼復(fù)合薄膜。該薄膜基于可持續(xù)的生物材料，采用一種氣溶膠輔助的生物合成法制備。這種新型制備方法完美地結(jié)合了納米材料沉積與微生物發(fā)酵過程的優(yōu)勢，成功實現(xiàn)了微生物產(chǎn)物與納米材料的原位復(fù)合，大幅提升了該材料的光學(xué)和力學(xué)性能。同時，通過納米粘土片和細(xì)菌纖維素兩種天然組分，成功構(gòu)筑了“磚-纖維”仿貝殼層狀結(jié)構(gòu)，使該薄膜展現(xiàn)出遠(yuǎn)超傳統(tǒng)塑料的力學(xué)性能。得益于這種仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計和微生物發(fā)酵過程中納米材料原位復(fù)合過程，該薄膜集成了多種優(yōu)異的宏觀特性，展現(xiàn)出比塑料薄膜更突出的綜合性能，在新型顯示、光電轉(zhuǎn)換、柔性電子器件等領(lǐng)域具有競爭力。成果以“Ultra-Strong, Ultra-Tough, Transparent, and Sustainable Nanocomposite Films for Plastic Substitute”為題發(fā)表于Matter。 @Q&3L~K"  
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圖1. 高性能可持續(xù)仿貝殼透明薄膜的制備過程與結(jié)構(gòu)示意圖。(A-B) 常溫常壓下微生物輔助合成復(fù)合水凝膠的過程。(C) 具有三維納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合水凝膠。(D) 高性能可持續(xù)仿貝殼透明薄膜內(nèi)部的“磚-纖維”結(jié)構(gòu)。 |yyO q  
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該薄膜具有優(yōu)異的光管理特性，在高透明度的基礎(chǔ)上兼具極高的光學(xué)霧度，能高效地散射透過的光線，從而實現(xiàn)理想的勻光效果。傳統(tǒng)的聚合物塑料薄膜由于其均質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使光線易于透過而難于散射，因此很難具備這種光學(xué)特性。而這種高透明高霧度薄膜得益于致密的仿貝殼“磚-纖維”結(jié)構(gòu)，通過薄膜內(nèi)部孔隙的填充保證透光效果，通過納米片-纖維素的界面散射保證光學(xué)霧度，從而可以在370-780 nm的可見光譜波長范圍內(nèi)同時實現(xiàn)超過73％的高透明度和超過80％的高光學(xué)霧度。對于光電器件來說，這種結(jié)合了高透明度和高光學(xué)霧度的光學(xué)特性可以有效提高透過光的比例，延長光的傳輸路徑，從而顯著提升光捕獲效率。 D.D$#O_n.S  
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